Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung, ein elektrisches Gerät bzw. eine Beleuchtungsvorrichtung nachdem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 bzw. 3.The invention relates to an electrical device, an electrical appliance or a lighting device according to the preamble of claims 1, 2 or 3.
Derartige Vorrichtungen sind hinlänglich bekannt. Die Leiteranordnung besteht dabei beispielsweise aus metallischenStoffen, die den elektrischen Strom zu dem jeweiligen Verbraucher leiten. Es handelt sich hierbei in denmeisten Fällen um isolierte oder nicht isolierte Kabel, die beispielsweise aus Kupfer oder anderen leitenden Materialienbestehen.Such devices are well known. The conductor arrangement consists, for example, of metallic materials that conduct the electrical current to the respective consumer. In most cases, these are insulated or non-insulated cables made of copper or other conductive materials, for example.
Vorallem in der Beleuchtungstechnik und dabei insbesondere bei der Innenraumbeleuchtung besitzt die Kabelzuführungzum Verbraucher hin verschiedene Nachteile. So kann sie unästhetisch und störend wirken, und den Gesamteindruckder Beleuchtungseinrichtung und des Innenraums nachteilig beeinflussen.Especially in lighting technology and especially in interior lighting, the cable feed to the consumer has various disadvantages. It can be unsightly and disruptive and can have a negative impact on the overall impression of the lighting system and the interior.
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Um dieses Problem zu lösen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. So ist es bei Tisch- oder Stehlampen üblich, dieKabelzuführung durch eine Ummantelung aus Metall oderKunststoff abzudecken. Bei Innenraumbeleuchtungen werden die Kabel z.B. unter Putz verlegt, um sie dem Auge desBetrachters zu entziehen. Auch ist es inzwischen üblich, die Kabelzuführung selbst, wie z.B. bei den sogenanntenHalogen-Schienen- oder Seilsystemen, als Dekorationsobjekt zu nutzen.There are various ways to solve this problem. For example, it is common for table or floor lamps to cover the cable feed with a metal or plastic cover. For interior lighting, for example, the cables are laid under plaster to hide them from the viewer's eye. It is also now common to use the cable feed itself as a decorative object, for example in the so-called halogen rail or cable systems.
Alle diese Lösungen sehen jedoch nicht eine Kabelzuführung vor, die auf einfache Weise eine "unsichtbare Stromversorgung"des Verbrauchers, wie z.B. einer Lampe, ermöglichen.However, all of these solutions do not provide a cable feed that would easily enable an "invisible power supply" to the consumer, such as a lamp.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Vorrichtung, ein elektrisches Gerät bzw. eine Beleuchtungsvorrichtungderart weiterzubilden, daß auf einfache und kostengünstige Weise eine unauffällige Stromzufuhr zueinem Verbraucher möglich ist.The invention is based on the object of developing an electrical device, an electrical appliance or a lighting device in such a way that an unobtrusive power supply to a consumer is possible in a simple and cost-effective manner.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1, 2 bzw. 3.The features of claims 1, 2 and 3 serve to solve this problem.
Dadurch, daß die Leiteranordnung aus einem oder mehreren nicht-leitenden Trägermaterialien besteht, die mindestenseine transparente, leitende und leistungsübertragende Schicht aufweisen, ist eine Stromeinspeisung zu einem odermehreren Verbrauchern auf unauffällige und einfache Weise ermöglicht.Because the conductor arrangement consists of one or more non-conductive carrier materials, which have at least one transparent, conductive and power-transmitting layer, power can be fed to one or more consumers in an unobtrusive and simple manner.
Auf diese Weise ist es möglich, daß ein Verbraucher, z.B. eine Leuchte, dann im Prinzip am Ende einer völlig transparentenGlaskonstruktion, wenn als Trägermaterial Glas eingesetzt wird, angebracht werden und ohne weitere Kabel-In this way, it is possible for a consumer, e.g. a light, to be installed at the end of a completely transparent glass construction, if glass is used as the carrier material, and without any additional cables.
zuführung betrieben werden kann. Dabei können mehrere leitende Schichten elektrisch gekoppelt auf einem odermehreren Trägermaterialien aufgebracht sein. Auf diese Weise ist es möglich, je nach Anforderung leistungsstarkeelektrische Vorrichtungen oder auch besonders einfach konstruierte und geringe Abmessungen aufweisende elektrischeVorrichtungen zu verschaffen. Auch können bei derartigen elektrischen Vorrichtungen die Trägermaterialienunterschiedlich, wie z. B. aus Holz und Glas ausgeführt sein, um die elektrische Vorrichtung so gut wie möglich anbestimmte Raumgegebenheiten anzupassen.supply. Several conductive layers can be applied in an electrically coupled manner to one or more carrier materials. In this way, it is possible to create powerful electrical devices or electrical devices with a particularly simple design and small dimensions, depending on the requirements. The carrier materials for such electrical devices can also be made of different materials, such as wood and glass, in order to adapt the electrical device as well as possible to specific spatial conditions.
In diesem Zusammenhang wird angemerkt, daß es aus der Kraftfahrzeugtechnik bereits bekannt ist, transparente,leitende Schichten auf Glas anzubringen, um auf diese Weise eine heizbare Heck- und/oder Frontscheibe herzustellen.In diesem Falle erfolgt die elektrische Stromzufuhr jedoch über eine herkömmliche Kabelzuführung und das Glasmit der aufgebrachten transparenten, leitenden Schicht stellt in dem Stromkreis den Verbraucher dar, der einenmöglichst hohen elektrischen Widerstand aufweisen muß, damit der Strom, der größer als 10 A ist, in die für dieErwärmung der Scheibe notwendige Wärme umgesetzt werden kann.In this context, it should be noted that it is already known from automotive engineering to apply transparent, conductive layers to glass in order to produce a heated rear and/or front window. In this case, however, the electrical power is supplied via a conventional cable feed and the glass with the applied transparent, conductive layer represents the consumer in the circuit, which must have the highest possible electrical resistance so that the current, which is greater than 10 A, can be converted into the heat required to heat the window.
Die Leiteranordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtungdient jedoch der Stromeinspeisung zu einem Verbraucher, wobei der Leistungsverlust (sprich: Wärme) so gering wiemöglich ist.However, the conductor arrangement of the device according to the inventionserves to supply power to a consumer, whereby the power loss (i.e. heat) is as low as possible.
Die transparente, leitende Schicht sollte dabei' eine Schichtquerschnittsfläche Asch und einen spezifischen Widerstandöschaufweisen, die eine Leistungsübertragungermöglichen. Ein Verhältnis 5ach/Asch < 0,4 Ohm/mm, Vorzugs-The transparent, conductive layer should have a layer cross-sectional area Asch and a specific resistanceösch that enable power transmission. A ratio 5ach /Asch < 0.4 Ohm/mm, preferred
weise < 0,3 Ohm/mm, hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen.A resistance of < 0.3 Ohm/mm has proven to be advantageous.
Als besonders geeignetes Trägermaterial hinsichtlich der Anwendung, aber auch hinsichtlich des Aufbringens dertransparenten, leitenden Schicht hat sich Glas erwiesen.Glass has proven to be a particularly suitable carrier material in terms of application, but also in terms of applying the transparent, conductive layer.
Die transparente, leitende Schicht kann aus einer Metallschicht, wie z.B. Kupfer, Silber oder auch Gold, oder auseiner Metalloxidschicht, wie z.B. ITO (Indium-Zinn-Oxid), bestehen.The transparent, conductive layer can consist of a metal layer, such as copper, silver or gold, or of a metal oxide layer, such as ITO (indium tin oxide).
Um eine erhöhte Leistungsübertragung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, daß eine Anzahl transparenter leitenderSchichten, jeweils getrennt durch eine transparente Isolationsschicht auf dem nicht-leitenden Trägermaterial angeordnetsind. Die abwechselnd aufgebrachten Schichten sind transparenter als eine dicke transparente leitendeSchicht. Eine derartige Anordnung läßt sich wie eine sogenannte Multilayer-Platine verwenden, wobei mehrere Verbrauchergetrennt mit Strom versorgt werden können.In order to enable increased power transmission, it is advantageous that a number of transparent conductive layers, each separated by a transparent insulation layer, are arranged on the non-conductive carrier material. The alternating layers are more transparent than a thick transparent conductive layer. Such an arrangement can be used like a so-called multilayer board, whereby several consumers can be supplied with power separately.
Eine andere Möglichkeit der Leistungserhöhung oder der getrennten Versorgung von Verbrauchern mit Strom kanndadurch erreicht werden, daß eine Anzahl nicht-leitender Trägermaterialien mit transparenten, leitenden Schichtenübereinander angeordnet sind. Auf diese Weise werden die leitenden Schichten berührungssicher in einer Art Verbundanordnungangeordnet, wodurch bei Verwendung von Glas als Trägermaterial einerseits eine gute Transparenz der Leiteranordnunggegeben ist und andererseits die Konstruktion der Leiteranordnung eine hohe Stabilität aufweist. Dadurch,daß die Trägermaterialien zueinander verschiebbar angeordnet sind, kann der Einsatzbereich der Leiteranord-Another possibility of increasing the power or supplying consumers with electricity separately can be achieved by arranging a number of non-conductive carrier materials with transparent, conductive layers one above the other. In this way, the conductive layers are arranged in a kind of composite arrangement so that they cannot be touched, whereby, when glass is used as the carrier material, the conductor arrangement is on the one hand transparent and, on the other hand, the construction of the conductor arrangement has a high level of stability. Because the carrier materials are arranged so that they can be moved relative to one another, the area of application of the conductor arrangement can be expanded.
nung auf einfache Weise an die Anforderungen des Nutzers angepaßt werden. Wenn die transparenten, leitenden Schichtendann noch einander zugewandt auf den jeweiligen Trägermaterialien angebracht sind, ist durch ein Verschiebender Trägermaterialien zueinander eine Leistungsregelung auf einfache Weise möglich.voltage can be easily adapted to the user's requirements. If the transparent, conductive layers are then attached to the respective carrier materials facing each other, power control is easily possible by moving the carrier materials relative to each other.
Dadurch, daß das Verhältnis des spezifischen Widerstandes zum Flächenquerschnitt der leitenden Schichten gegenüberherkömmlichen Leitern, wie z.B. Kupferkabeln, relativ groß ist, ist der Gesamtwiderstand der Leiteranordnung (R = «-)in hohem Maße auch von der Länge der leitenden Schichten abhängig. Diese Abhängigkeit kann bei einer elektrischenVorrichtung vorteilhaft genutzt werden, wenn der Verbraucher verschiebbar auf der Leiteranordnung angeordnet ist.Bei einer entsprechenden Auslegung der Leiteranordnung kann dann eine Leistungsregelung durch eine Verschiebungdes Verbrauchers stattfinden.Because the ratio of the specific resistance to the surface cross-section of the conductive layers is relatively large compared to conventional conductors, such as copper cables, the total resistance of the conductor arrangement (R = «-) is also highly dependent on the length of the conductive layers. This dependency can be used to advantage in an electrical device if the consumer is arranged so that it can be moved on the conductor arrangement. If the conductor arrangement is designed accordingly, power can then be regulated by moving the consumer.
jflIm folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einAusführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.jfl In the following, an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsformeiner Leiteranordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 1 is a side view of a first embodimentof a conductor arrangement of the device according to the invention,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Leiteranordnung aus Fig. 1,Fig. 2 is a plan view of the conductor arrangement of Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer zweiten Aus führungs form der Leiteranordnung,Fig. 3 is a side view of a second embodiment of the conductor arrangement,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsformder Leiteranordnung, undFig. 4 is a side view of a third embodimentof the conductor arrangement, and
Fig. 5 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.Fig. 5 is a side view of a lighting device according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine Leiteranordnung in einer Seitenansicht. Auf einem Trägermaterial 1, im vorliegenden Falle Glas,ist eine transparente, leitende Schicht 2 aufgebracht. Diese transparente, leitende Schicht kann eine Metallschicht,wie z. B. aus Zinn, Zink, Silber, Titan, Eisen, Chrom, Kobalt oder auch Aluminium sein, die Schicht kannjedoch auch aus einer Metalloxidschicht bestehen, wie z. B. ITO (Indium-Zinn-Oxid), oder auch aus Kadmium-Zinn-Oxid.Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine ITO-Schicht. Diese Schicht 2 wird auf bekannte Weise durchBedampfen, Sprühen, Vaporisieren oder Sputtern auf das Trägermaterial aufgebracht.Fig. 1 shows a conductor arrangement in a side view. A transparent, conductive layer 2 is applied to a carrier material 1, in this case glass. This transparent, conductive layer can be a metal layer, such as tin, zinc, silver, titanium, iron, chromium, cobalt or even aluminum, but the layer can also consist of a metal oxide layer, such as ITO (indium tin oxide), or cadmium tin oxide. In this case, it is an ITO layer. This layer 2 is applied to the carrier material in a known manner by vaporizing, spraying, evaporating or sputtering.
Die hier verwendete ITO-Schicht besitzt einen spezifischenWiderstand ösch von 0,007 Ohm.mm. Die aufzubringendeSchichtdicke dsch beträgt 350 nm. Die Breite b8Ch beträgt 50mm und die Länge lsch der transparenten, leitenden Schichtbeträgt 400 mm.The ITO layer used here has a specific resistance ösch of 0.007 Ohm.mm. The layer thickness dsch to be applied is 350 nm. The width b8Ch is 50 mm and the length lsch of the transparent, conductive layer is 400 mm.
Daraus folgt:It follows:
Aach = dBCh · bsch = 0,0175 mm2Aach = dBCh · bsch = 0.0175 mm2
&dgr;
= 0,4 Ohm/mm&dgr;
 = 0.4 Ohm/mm
5SCh5 SCh
Rsch = Xl = 16O Ohm (pro transparente leitendeRsch = Xl = 16O Ohm (per transparent conductive
Schicht)Layer)
Bei zwei leitenden Schichten: RschGesamt = 320 Ohm.With two conductive layers: Rtotal = 320 Ohm.
Für eine Glühbirne von 20 Watt und einen Widerstand von 2.420 Ohm bei einer Spannung von 220 Volt berechnet sichder durch die Leiteranordnung fließende Strom I wie folgt:For a 20 watt light bulb with a resistance of 2,420 ohms at a voltage of 220 volts, the current I flowing through the conductor arrangement is calculated as follows:
TT
= *v + ^Gesamt = 2.420 Ohm + 320 Ohm = 2.740 Ohm.= *v + ^Total = 2,420 Ohm + 320 Ohm = 2,740 Ohm.
220 V220V
Daraus folgt I = = 0,08 A.This gives I = = 0.08 A.
2.740 Ohm2,740 ohms
Messungen haben ergeben, daß bei einem Strom von I = 0,08 A die Erwärmung der Leiteranordnung < 20C ist. Es ist jedoch auch möglich, Ströme von max. ca. 1 A je Leiterzu übertragen, ohne, daß im Vergleich zu bekannten Beleuchtungsvorrichtungen eine übermäßige Erhitzung desLeiters verursacht wird.Measurements have shown that at a current of I = 0.08 A the heating of the conductor arrangement is < 20 C. However, it is also possible to transmit currents of max. approx. 1 A per conductor without causing excessive heating of the conductor compared to known lighting devices.
Es sollte deutlich sein, daß bei einem kleineren Verhältnis von &dgr;/&Agr; als 0,4 Ohm/mm auch die Erwärmung der Leiteranordnunggeringer ist. Auf diese Weise ist es möglich, auch wesentlich höhere Leistungen durch die erfindungsgemäßeLeiteranordnung zu übertragen, ohne daß sich die Leiteranordnung unzulässig erwärmt.It should be clear that with a ratio of δ/�A smaller than 0.4 Ohm/mm, the heating of the conductor arrangement is also lower. In this way, it is possible to transmit significantly higher powers through the conductor arrangement according to the invention without the conductor arrangement heating up to an unacceptable level.
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· · ·
Fig. 2 zeigt die Leiteranordnung der Fig. 1 mit dem Trägermaterial1 aus Glas und den transparenten, leitenden Schichten 2 in einer Draufsicht. Damit kann ein Stromkreislauffür einen Verbraucher durch eine derartige Leiteranordnung gebildet werden, wobei beispielsweise eineSpannungsquelle an dem einen Ende der Leiteranordnung angebracht ist und ein Verbraucher an dem anderen Endezwischen den beiden transparenten, leitenden Schichten angebracht ist. Die eine transparente, leitende Schichtkann dann als Hinleitung und die andere als Rückleitung angesehen werden.Fig. 2 shows the conductor arrangement of Fig. 1 with the carrier material 1 made of glass and the transparent, conductive layers 2 in a top view. This allows an electrical circuit for a consumer to be formed by such a conductor arrangement, with, for example, a voltage source being attached to one end of the conductor arrangement and a consumer being attached to the other end between the two transparent, conductive layers. One transparent, conductive layer can then be regarded as the forward line and the other as the return line.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß beide transparente, leitende Schichten als Hin- oder Rückleitung genutztwerden. Es muß deutlich sein, daß auf diese Weise eine höhere Leistungsübertragung möglich ist.However, it is also possible that both transparent, conductive layers are used as forward or return lines.It must be clear that a higher power transmission is possible in this way.
Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht eine alternative Ausführungsformder Leiteranordnung. Bei dieser Ausführungsform wird auf dem Trägermaterial 1 eine transparente,leitende Schicht 2 angebracht und auf dieser Schicht 2 eine sogenannte Isolationsschicht 3 aufgebracht. Auchdiese Isolationsschicht 3 kann transparent sein und aufgedampft werden. Zur Leistungserhöhung können im Wechselspielmehrere transparente, leitende Schichten und Isolationsschichten übereinander angeordnet sein.Fig. 3 shows a side view of an alternative embodiment of the conductor arrangement. In this embodiment, a transparent, conductive layer 2 is applied to the carrier material 1 and a so-called insulation layer 3 is applied to this layer 2. This insulation layer 3 can also be transparent and vapor-deposited. To increase performance, several transparent, conductive layers and insulation layers can be arranged one above the other in an interplay.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Leiteranordnung.Hierbei besteht die Leiteranordnung aus einer Verbundanordnung, wobei zwischen zwei Trägermaterialien 1jeweils eine transparente Schicht 2 angeordnet ist.* Diese Ausführungsmöglichkeit besitzt den Vorteil einer besondershohen Stabilität.Fig. 4 shows another embodiment of the conductor arrangement.The conductor arrangement consists of a composite arrangement, with a transparent layer 2 arranged between two carrier materials 1.* This design option has the advantage of being particularlyhighly stable.
Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht eine elektrische Vorrichtung, in diesem Fall eine Beleuchtungsvorrichtung 4,mit der erfindungsgemäßen Leiteranordnung. Die Beleuchtungsvorrichtung4 ist über eine Kabelzuführung 5 auf bekannte Weise mit einer nicht dargestellten Spannungsquelleverbunden. Die Kabelzuführung 5 endet in dem Sokkelelement6, auf dem die Leiteranordnung schwenkbar angeordnet ist. Die Leiteranordnung besteht aus zwei Trägermaterialien1, auf denen transparente, leitende Schichten 2 zueinander gerichtet aufgebracht sind. Die Trägermaterialien1 mit den transparenten, leitenden Schichten 2 sind zueinander verschiebbar, wodurch eine Leistungsregelungmöglich ist. An dem von dem Sockelelement 6 abgewandten Ende der Leiteranordnung ist ein Verbraucher 7, indiesem Fall eine Glühlampe, angebracht. Auch dieser Verbraucher kann verschiebbar auf der Leiteranordnung angeordnetsein, um eine Leistungsregelung zu ermöglichen.Fig. 5 shows a side view of an electrical device, in this case a lighting device 4, with the conductor arrangement according to the invention. The lighting device 4 is connected in a known manner to a voltage source (not shown) via a cable feed 5. The cable feed 5 ends in the base element 6, on which the conductor arrangement is pivotably arranged. The conductor arrangement consists of two carrier materials 1, on which transparent, conductive layers 2 are applied facing each other. The carrier materials 1 with the transparent, conductive layers 2 can be moved relative to each other, which makes it possible to regulate the power. A consumer 7, in this case an incandescent lamp, is attached to the end of the conductor arrangement facing away from the base element 6. This consumer can also be arranged so that it can be moved on the conductor arrangement in order to enable power regulation.
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